فایلساز
فروشگاه فایلساز ، فروش فایل ارزان , فروش ارزان فایل, پروژه, پایان نامه, مقاله و ...فایلساز
فروشگاه فایلساز ، فروش فایل ارزان , فروش ارزان فایل, پروژه, پایان نامه, مقاله و ...تحقیق بررسی کوره های قوس الکتریکی و القائی
| دسته بندی | ساخت و تولید |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 93 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 40 |
تحقیق بررسی کوره های قوس الکتریکی و القائی در 40 صفحه ورد قابل ویرایش
مقدمه
امروزه یکی از اساسی ترین پایه های اقتصادی و اجتماعی کشورهای جهان را صنایع آهن و فولاد تشکیل می دهد و این به سبب نیاز مبرمی است که انسان جهت پیشبرد، مفاصد خود در زندگی دارد. با نگاه اجمالی به کارایی این عنصر حیاتی، می توان به نقش سازنده آن پی برد. زیرا علاوه برکارکرد آن درامر ساختمان سازی، پل سازی و غیره یکی از کالاهای اساسی در صنایع اتومبیل سازی، کشتی سازی و لکوموتیو سازی است و به صورت آلیاژ های مختلف، اساس تکنولوژی ماشین آلات را تشکیل می دهد. که آهن و فولاد به روش های مختلفی تهیه و تولید می شدند ما دراین تحقیق روش تهیه بوسیله کوره بلند را از ابتدا مورد بررسی قرار می دهیم.
آهن عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشان Fe و عدد اتمی 26 وجود دارد. آهن فلزی است که در گروه 8 و دوره 4 جدول تناوبی قرار دارد.
تاریخچه آهن (Fe)
اولین نشانه های استفاده از آهن به زمان سومریان و مصریان برمی گردد که تقریباً 4000 سال قبل از میلاد با آهن کشف شده از شهاب سنگها اقلام کوچکی مثل سر نیزه وزیور آلات می ساختند. از 2000 تا 3000 سال قبل از میلاد، تعداد فزاینده ای از اشیاء ساخته شده با آهن مذاب (فقدان نیکل، این محصولات را از آهن شهاب سنگی متمایز می کند) دربین النهرین، آسیای صغیر و مصر به چشم می خورد؛ اما ظاهراً تنها در تشریفات از آهن استفاده می شد و آهن فلزی گرانبها حتی با ارزش تر از طلا به حساب می آمد.
براساس تعداد از منابع آهن، به عنوان یک محصول جانبی از تصفیه مس تولید می‌شود مثل آهن اسفنجی – و به وسیله متالوژی آن زمان قابل تولید مجدد نبوده است. از 1600 تا 1200 قبل از میلاد درخاورمیانه بطور روز افزون ا زاین فلز استفاده می شد، اما جایگزین کاربرد برنز درآن زمان نشد. تیرآهنی متعلق به عنصر آهن سوند در گاتلند سوئد یافت شده است. از قرن 10 تا 12 در خاورمیانه یک جابجایی سریع درتبدیل ابزار و سلاحهای برنزی به آهنی صورت گرفت. عامل مهم دراین جابجائی آغاز ناگهانی تکنولوژی های پیشرفته کار با آهن نبود، بلکه عامل اصلی، مختل شدن تامین قلع بود. این دوره جابجایی که در زمانهای مختلف و درنقاط مختلفی از جهان رخ داد، دوره ای از تمدن به نام عصرآهن را به وجود آورد. همزمان با جایگزینی آهن به جای برنز، فرآیند کربوریزاسیون کشف شدکه به وسیله آن به آهن موجود درآن زمان کربن اضافه می کردند. آهن را بصورت اسفنجی که مخلوطی از آهن و سرباره به همراه مقدار ی کربن یا کاربید است، بازیافت کردند. سپس سرباره آنرا با چکش کاری جدا نموده و محتوی کربن را اکسیده می کردند تا بدین طریق آهن نرم تولید کنند.
مردم خاورمیانه دریافتند که با حرارت دادن طولانی مدت آهن نرم درلایه ای از ذغال و آب دادن آن در آب یا روغن می توان محصولی بسیار محکم تر بدست آورد. محصول حاصله که دارای سطح فولادی است، از برنزی که قبلاً کاربرد داشت محکمتر و مقاوم تر بود. در چین نیز اولین بار آهن شهاب سنگی استفاده شد و اولین شواهد باستان شناسی برای اقلام ساخته شده با آهن نرم درشمال شرقی نزدیک xinjiang مربوط به قرن 8 قبل از میلاد به دست آمده است. این وسایل از آهن نرم و با همان روش خاورمیانه و اروپا ساخته شده بودند و گمان می رفت که برای مردم غیر چینی هم ارسال می کردند.
درسالهای آخر پادشاهی سلسله ژو (حدود 550 قبل از میلاد) به سبب پیشرفت زیاد تکنولوژی کوره، قابلیت تولید آهن جدیدی بوجود آمد. ساخت کوره های بلندی که توانایی حرارتهای بالای k 1300 را داشت، موجب تولید آهن خام یا چدن توسط چینی ها شد. اگر سنگ معدن آهن را با کربن k1470-1420 حرارت دهیم، مایع مذابی بدست می آید که آلیاژی با 96.5% آهن و 53.5% کربن است. این محصول محکم را می توان به شکلهای ریز و ظریفی درآورد. اما برای استفاده، بسیار شکننده می باشند، مگر آنکه بیشتر کربن آنرا از بین ببرند.
از زمان سلسله ژو به بعد اکثر تولیدات آهن درچین به شکل چدن است. با این همه آهن بعنوان یک محصول عادی که برای صدها سال مورد استفاده کشاورزان قرارگرفته است، باقی ماند و تا زمان سلسله شین (حدود 221 قبل از میلاد) عظمت چین را واقعاً تحت تأثیر قرار ندارد.
توسعه چدن در اروپا عقب افتاد، چون کوره های ذوب در اروپا فقط توانایی K1000 را داشت، دربخش زیادی از قرون وسطی دراروپای غربی آهن اسفنجی به آهن نرم بدست می آورند. تعدادی از قالب گیریهای آهن دراروپا بین سالهای 1150 و 1350 بعد از میلاد در دو منطقه درسوئد به نامهای Lappyttan و Vinarhyttan انجام شد.
دانشمندان می پندارند شاید این روش بعد از این دو مکان تا مغولستان آن سوی روسیه ادامه یافته باشد، اما دلیلی محکمی برای اثبات این قضیه وجود ندارد. تا اواخر قرن نوزدهم درهر رویدادی یک بازار برای کالاهای چدنی بوجود آمد، مانند درخواست برای گلوله های توپ چدنی .
درآغاز برای ذوب آهن از زغال چوب هم بعنوان منبع حرارتی و هم عامل کاهنده استفاده می شد. درقرن 18 در انگلستان تامین کنندگان چوب کم شدند و از زغال سنگ که یک سوخت فسیلی است، بعنوان منبع جانشین استفاده شد. این نوآوری بوسیله abraham darby انرژی لازم برای انقلاب صنعتی را تامین نمود.
پیدایش :
آهن یکی از رایج ترین عناصر زمین است که تقریباً 5% پوسته زمین را تشکیل میدهد. آهن از سنگ معند هماتیت که عمدتاً fe2o3 می باشد. استخراج می گردد. این فلز را بوسیله روش کاهش یا کربن که عنصری واکنش پذیرتر است جدا می کنند. این عمل درکوره بلند دردمای تقریباً 2000 درجه سانتی گراد انجام می پذیرد.
درسال 2000، تقریباً 1100 میلیون تن سنگ معدن آهن رشد ارزش تجاری تقریباً 25 میلیارد دلار آمریکا استخراج شد. درحالیکه استخراج سنگ معدن آهن در48 کشور صورت می گیرد، چین،برزیل، استرالیا، روسیه و هند با تولید 70% سنگ آهن جهان پنج کشور بزرگ تولید کنندگان آن به حساب می آیند. برای تولید تقریباً 573 میلیون تن آن خام 1100 میلیون تن سنگ آهن مورد نیاز است.
·روش کوره باز (با روش مارتن):
دراین روش برای جداکردن ناخالصی های موجود در چدن، از اکسیژن موجود در زنگ آهن یا اکسید آهن به جای اکسیژن موجود در هوا در روش بسمه (به منظور سوزاندن ناخالصی هایی مانند کربن، گوگرد و غیره) استفاده می شود. برای این منظور از کوره باز استفاده می شود که پوشش جدار داخلی آن از CaO , MgO تشکیل شده است و گنجایش آن نیز بین 50 تا 150 تن چدن مذاب است. حرارت لازم برای گرم کردن کوره از گازهای خروجی کوره و یا مواد نفتی تأمین می شود. برای تکمیل عمل اکسیداسیون، هوای گرم نیز به چدن مذاب دمیده می شود. زمان عملکرد این کوره طولانی تر از روش بسم است. از این نظر می توان بادقت بیشتری عمل حذف ناخالصی ها را کنترل کرد و در هر نتیجه محصول مرغوب تری به دست آورد.
·روش الکتریکی:
از این روش در تهیه فولادهای ویژه ای که برای مصارف علمی و صنعتی بسیار دقیق لازم است، استفاده می شود که درکوره الکتریکی با الکترودهای گرافیت صورت می گیرد. از ویژگی های این روش این است که احتیاج به ماده سوختنی و اکسیژن ندارد و دما را می توان نسبت به دو روش قبلی بالاتر برد.
این روش برای تصفیه مجدد فولادی که از روش بسمه و یا روش کوره بار به دست آمده است، به منظور تبدیل آن به محصول مرغوبتر، به کار می رود. برای این کار مقدار محاسبه شده ای از زنگ آهن را به فولاد به دست آمده از روشهای دیگر، در کوره الکتریکی اضافه کرده و حرارت می دهند. دراین روش، برای این کار مقدار محاسبه شده ای از زنگ آهن را به فولاد به دست آمده از روشهای دیگر، درکوره الکتریکی اضافه کرده و حرارت می دهند. دراین روش، برای جذب و حذف گوگرد موجود در فولاد مقدار محاسبه شده ای اکسید کلسیم و برای جذب اکسیژن محلول در فولاد مقدار محاسبه شده ای آلیاژ فروسیلسیم (آلیاژ آهن و سیلسیم ) اضافه می کنند.
انواع فولاد و کاربرد آنها
از نظر محتوای کربن، فولاد به سه نوع تقسیم می‌شود:
·فولاد نرم : این نوع فولاد کمتر از 2/0 درصد کربن دارد و بیشتر در تهیه پیچ و مهره، سم خاردار و چرخ دنده ساعت و ... بکار می رود.
·فولاد متوسط: این فولاد بین 2/0 تا 6/0 درصد کربن دارد و برای تهیه ریل و راه آهن و مصالح ساختمانی مانند تیرآهن مصرف می شود.
·فولاد سخت: فولاد سخت بین 6/0 تا 6/1 درصد کربن دارد که قابل آب دادن است و برای تهیه فنرهای فولادی، تیر، وسایل جراحی، مته و .... بکار می رود.
از فولادی که تا 2/0 درصد کربن دارد، برای ساختن سیم، لوله و ورق فولاد استفاده می شود. فولاد متوسط 2/0 تا 6/0 درصد کربن دارد و آنرا برای ساختن ریل، دیگ بخار و قطعات ساختمانی به کار می برند، فولادی که 6/0 تا 5/1 درصد کربن دارد سخت است و از آن برای ساختن ابزار آلات، فنر و کارد و چنگال استفاده می شود.
تبدیل آهن به فولاد آلیاژی
آهن مذاب تصفیه شده را با افزودن مقدار معین کربن و فلزهای آلیاژ دهنده مثل وانادیم، کروم، تیتانیم، منگنز و نیکل به فولاد تبدیل می کنند. فولادهای ویژه ممکن است مولیبدن، تنگستن یا فلزهای دیگر داشته باشند. این نوع فولادها برای مصارف خانگی مورد استفاده قرار می گیرند. دردمای زیاد، آهن و کربن با یکدیگر متحد شده، کابید آهن (Fe3C) به نام «سمنیت» تشکیل می دهند، این واکنش، برگشت پذیر و گرماگیر است :
·Fe3Cگرما 3Fe+ C+
هرگاه فولادی که دارای سمنتیت است، به کندی سرد شود، تعادل فوق به سمت تشکیل آهن و کربن، جابجا شده، کربن به صورت پولکهای گرافیت جدا می شود،کربن عمدتاً به شکل سمانتیت باقی می ماند. تجزیه سمنتیت در دمای معمولی به اندازه ای کند است که عملا انجام نمی گیرد.
فولادی که دارای سمانتیت است، از فولادی که دارای گرافیت است، سخت تر و خیلی شکننده تر است. درهر یک از این دو نوع فولاد ، مقدار کربن را می توان درمحدوده نستباً وسیعی تنظیم کرد. همچنین، می توان مقدارکل کربن را در قسمتهای مختلف یک قطعه فولاد تغییر داد و خواص آن را بهتر کرد. مثلا بلبرینگ از فولاد متوسط ساخته شده است تا سختی و استحکام داشته باشد ولیکن سطح آن در بستری از کربن حرارت می دهند تا لایه نازکی از سمانتیت روی آن تشکیل گردد و برسختی آن افزوده شود.